热释电红外线感应台灯的设计与实践(编辑修改稿)

热释电红外线感应台灯的设计与实践(编辑修改稿)内容摘要：

的杂波进行过滤，有源滤波电路的应用，一方面通过电容来隔离一部分直流，通过示波器观察波形图，估测杂波频率范围，分别调整 R1， R2， C1， C2的大小；同理 C4，C3， R3， R4 也构成一个滤波系统这样在输出端点 R5处我们可以观察到波形不再像输入时那样粗糙，滤波的效果较为明显；脉冲信号经输出后，有一定的削弱效果，所测平均电压只有几十毫伏，但是可以观察到脉冲信号波动范围即峰峰值与平均电压的比较值有了明显的提高的： 电压平均值 峰峰值 峰峰值 /电压平均值 隔流滤波前 40mV 1/35 隔流滤波后 4mV 8mV 2 下图为脉冲信号经过滤波隔流之后的波形图 created by Hu Rui 感应台灯 2020/9/12 8 第一级放大模块 下图为电路的第一级放大模块； 06UU电 压 与 存 在 如 下 关 系 ：2 0 6 258U U U URR； 60= +KUU－ 60d 16 .4d。 UU－ 从而可以将电压的变化幅度扩大 16 倍； 稳定时 电压的变化幅度范围变为平均值 ；高电位超过 V 的脉冲信号。 因为在 6 出口处接了一个二极管，所以脉冲信号的电压值不会超出稳定值 ，所以 C6处的 电压波形图变为：（如下图所示的。 这样过滤之后，后面的脉冲信号只需要考虑高电位，有利于后面将波形转换成方波波形。 created by Hu Rui 感应台灯 2020/9/12 9 第一次延时并不是为了达到台灯的延时熄灭，而是因为热释电红外触头的感应电压不是特别的有规律，因为如果热释电红外触头一次感应得到两个或多个震荡较高的脉冲，那么在后面整形和比较电压时得到的信号电压将不会特别的有规则，如果延时一段时间的话，因为第一个脉冲的峰峰值永远是最大的，前一个脉冲产生的高电平由于延时的效果在变成低电平的过程中会覆盖后面的上升沿，从而让我们得到的脉冲是严格递增的上升沿和严格递减的下降沿。 由图可知，在电路来一个高电平时，二极管及时导通电容电压保持在高电平，如果脉冲突然下降，由于电容的放电，能够导 致电容两端的电压即输出电压不会发生突变，甚至变化缓慢 ，这样我们就会得到单一稳定的脉冲，在后面的电压比较器中用处很大。 下面是经过第一次延时后所绘制的波形图： 由图中可以看出，经过调整后，有效地解决了脉冲信号过于跳跃，不稳定的状态。 其实因为脉冲信号的失真，高电平保持在 15V 左右了。 created by Hu Rui 感应台灯 2020/9/12 10 由于得到的脉冲只有 1到 2 V的脉冲波动，还是不能达到万无一失的比较要求，波动范围太小，而比较器的比较电压值是恒定不变，为了提高感应的灵敏度，做到保证每一个单一稳定的脉冲的峰值能够超过电压比较器的电压比较值。 必须先将电压减掉一恒定值，然后再进行放大处理，这样可以提高高低电平之间的电位差，有利于电压比较器的比较判 断， 得出稳定正常的方波脉冲信号。 令输入信号为 U1，那么 U2=8V； 由右图可知：输出电压 U3 与 U1存在如下关系 311 311 0 1 1318 , 3 1 6。 3。 UUU UURRUU      带入可知输出的低电位仍为 8V，显然，理论上高低电位差变成了 3 倍，但由于脉冲不能超出偏置电压 15V，所以高电位变成 了 15V，因此脉冲信号的幅度由之前的 到 变成了 8到 15 的跃变；该电压值的测量与理论计算几乎完全恰和。 经过了减法器后的波形高低电平的差值已经很大，脉冲现象也非常的明显，为了将低电位整合成接近 0V 的低电平我们需要一个电压比较器对脉冲进行整形电压比较器的基准电压为 10V 为了稳定，我们添加一个10V 的稳压管，输出端也添加一个 10V 的稳压管，是输出高电平稳定在 10V。 因此的到的波形将是一个高电平为 10V，低电平为接近 0V的严格的方波信号： created by Hu Rui 感应台灯 2020/9/12 11 下图为经过电压比较器后的波形图： 加 法器采用 4510，当 4510 的 D0端输入脉冲， Q0端输出信号时， D0 端来一个方波脉冲信号， Q0端便变为高电平；再来一个方波脉冲信号， Q0端又变为低电平。 实现了二进制的计数功能。 下图为输入脉冲与输出信号的对比图 由图便知 4510 的计数作用。 一个脉冲高电平，两个脉冲低电平。 created by Hu Rui 感应台灯 2020/9/12 12 在加法器输出信号后边再接一个 RC 延时器，这样可以实现灯泡的延时熄灭 :下面为接了 RC 延时之后与未加延时的电路图对比： 光敏电阻 引入光敏电阻，在接入光敏电阻之前，我们对光敏电阻的阻值进行了测量，在光照条件下光敏电阻的阻值为 10K，黑暗条件下光敏电阻的阻值为 1M；采用光敏电阻分压的方式将三极管 B极的电压，即在黑暗条件光敏电阻两端的电压限定在高电平为 1V 左右，低电平为 0V 左右的，由于光照光敏电阻阻值变小，两端电业接近 0V。 又实现了感应台灯另一大功能。 三极管的一个作用是放大电流，因为继电器工作需要大电流，其次三极管的导通电压为 左右，由于光敏电阻的分压高电平时 B 端输入为 1V左右大于 ，三极管导通，继电器通电工作，低电平 0V 三极管不导通，继电器不工作。 created by Hu Rui 感应台灯 2020/9/12 13 六、 最终方案电路总图及电路各主要参数 最终方案的详细 电路 图 电路中的实际参数值及部分实际测量的关键数据： 电阻值： 光敏电阻 R17范围： 10K~1M 1 122 133 144 155678910111 .1 9 5。 9 .9。 1 .2。 1 .2 0。 0 .9 8 0。 4 0。 2 .1 5。 3 4。 0 .6 1 1。 1 0。 9 .8。 1 .4 2 0。 1。 1 .9 7。 3。 R M R kR M RR k R kR M R kRkRkRkRMRkRkRk      。